Lösungsvorgänge von Gasen in Wasser

Guten Tag und herzlich willkommen. Das Video heißt „Lösungsvorgänge von Gasen in Wasser“. Du kennst bereits einige Elemente und Verbindungen und wichtige Eigenschaften von Gasen. Nachher kannst du erklären, warum sich Gase in Wasser lösen. Der Film besteht aus fünf Abschnitten. Erstens: Können denn Gase wasserlöslich sein? Zweitens: Ein Modell für Wasserteilchen, Drittens: Schwefeldioxid löst sich, Viertens: Die Edelgase und Fünftens: Gute und schlechte Löslichkeit von Gasen. Im Weiteren empfiehlt sich für die Darstellung der Wassermoleküle folgende Vereinfachung: Für das Wassermolekül könnte man natürlich das bekannte Strukturmodell verwenden, damit das Modell vollständig ist, muss ich die Partialladungen eintragen. Besser jedoch ist, man verwendet ein Dipolmodell in Hantelform. Ich möchte, dass es noch übersichtlicher ist und verwende ein vereinfachtes Dipolmodell mit ganzzahligen Ladungen. Erstens: Können denn Gase wasserlöslich sein? Gase sind doch sehr leicht, sie müssten als Blasen nach oben steigen! Und dennoch, im Sprudel ist Kohlenstoffdioxid und Fische brauchen Sauerstoff zum Atmen. Zweitens: Ein Modell für Wasserteilchen. Wenn wir Wasser betrachten, könnte es so aussehen und im Modell sind die Wasserteilchen in etwa so angeordnet. Aber warum halten sie so zusammen? Jedes Teilchen trägt zwei Ladungen, eine positive und eine negative. Man sagt auch, die Teilchen sind polar. Jedes Wasserteilchen ist ein sogenannter Dipol, also jedes trägt eine positive und eine negative Ladung; dieses und dieses und natürlich auch dieses und die beiden letzten. Jedes der Wasserteilchen ist polar, ein Dipol, und die positiven und negativen Ladungen ziehen sich natürlich an. So ist das also mit den Wasserteilchen. Drittens: Schwefeldioxid löst sich. Das Molekül des Schwefeldioxids kann man so darstellen. Das Modell, das wir verwenden werden, sieht aus wie das Modell eines Wasserteilchens und zwar so; und genau wie beim Wassermolekül handelt es sich hier um einen Dipol mit positiver und negativer elektrischer Ladung. Und hier ist wieder unser Wassermodell. Dazu kommt ein Schwefeldioxidmolekül, mal sehen, was passiert. Aha, es sucht sich irgendwie seinen Platz an den Wassermolekülen. Die Teilchen bewegen sich gegeneinander, mal werden sie angezogen und manchmal abgestoßen und irgendwie schließlich gelangt das Schwefeldioxidteilchen zwischen die Wassermoleküle. Und das ist das Ergebnis. Plus und Minus ziehen sich jeweils an. In diesem Fall ist die Wechselwirkung zwischen den Teilchen ziemlich groß, 112 Gramm Schwefeldioxid löst sich in einem Liter Wasser. Viertens: die Edelgase. Durch eine Kugel kann man ein Edelgasatom gut darstellen. Ein Edelgasatom ist nicht polar. Es bildet keinen Dipol. Aber was passiert nun, wenn so ein Teilchen in Kontakt mit Wasser gerät? Bei der Annäherung zweier Wassermoleküle an ein Edelgasatom geschieht etwas höchst Interessantes: Das Edelgasteilchen verliert seine schöne Kugelform. Es wird durch die Ladungen der Wasserteilchen polarisiert. Es erhält selbst auch zwei Ladungen, zwei kleine Ladungen, Delta Minus und Delta Plus. Die Wassermoleküle polarisieren die Atome des Edelgases und damit kommt es zu einem wichtigen Ergebnis, das Atom des Edelgases wird in die Wasserstruktur eingebaut. Es gibt große, mittlere und kleine Edelgasatome, wo ist die Polarisierung am größten? Schaut euch diese große Kugel, den großen Ball, an, er ist leicht verformbar, eine kleine Kugel hingegen ist nur schwer verformbar. Genauso verhält es sich mit der Atomgröße und der Polarisierbarkeit. Betrachten wir einmal die Atome dreier Edelgase: des Xenons, des Argons und des Heliums. Die Polarisierbarkeiten verhalten sich dann so: Die Polarisierbarkeit des Xenons ist groß, Argon hat nur eine mittlere Polarisierbarkeit, die Polarisierbarkeit des Heliums ist klein. Und das hat direkte Auswirkungen auf die Löslichkeit in Wasser: Die Löslichkeiten in Milligramm pro Liter betragen für Xenon 500, für Argon 60 und für Helium nur 2. Na, wenn das kein Erfolg der Theorie ist. Fünftens: Gute und schlechte Löslichkeit von Gasen. Wir wollen die Löslichkeiten einiger Gase vergleichen. Durch das gelbe Teilchen wird Schwefeldioxid, SO₂, dargestellt. Das grüne Teilchen soll das Chlorteilchen, Cl₂, sein. Die lilafarbenen Teilchen symbolisieren die Edelgase. Das Schwefeldioxidteilchen ist ein Dipol. Die übrigen Teilchen sind unter der Wirkung der Wasserteilchen polarisierbar. Am größten ist die Polarisierbarkeit beim Chlor, am niedrigsten beim Helium. Je größer die Ladungen in einem Teilchen sind, umso größer ist die Wasserlöslichkeit des Stoffes. Wir vergleichen sie, diesmal in Gramm pro Liter. Wir haben eine sehr große Löslichkeit für Schwefeldioxid, auch beim Chlor ist die Löslichkeit in Wasser noch erheblich, beim Xenon nimmt die Löslichkeit schon stark ab, nur 0,5 Gramm pro Liter, beim Argon ist sie mit 0,06 Gramm pro Liter klein, Helium ist praktisch wasserunlöslich. Das war ein weiterer Film von André Otto. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!